专利名称：光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，尤其涉及光盘驱动器中光学头力矩器的缺陷检测方法，属于光存储设备性能测试技术领域。
背景技术：
在光盘系统中，力矩器是光学头伺服动作的实际执行部件。其作用在于，根据光学头在光盘读取过程中获取的误差信号，即聚焦和循迹误差信号，实时地驱动物镜运动，使得聚焦光斑能够克服光盘的起伏振动带来的光斑在盘片聚焦方向和循迹方向的偏移，从而精确地落在光盘的信息轨道上，实现高质量的数据读写。
力矩器的动态性能将直接决定聚焦伺服和循迹伺服系统所能达到的控制精度，是影响光学头读取准确性和稳定性的关键因素。力矩器的性能测试和质量控制对光学头的生产和品质保证具有极其重要的意义。
在力矩器的设计和生产中，一个重要原则是保证三个非常重要的点——重心、支持力等效作用点、驱动力等效作用点——互相重合。由于一些设计和工艺原因，例如可动部件质量分布不对称、永磁铁安装位置发生偏移、悬线式力矩器中悬线安装不当产生的残余应力等，会导致它们无法很好地重合，这时力矩器的可动部件会在运动过程中产生绕三个自由度的轴向旋转。这种可动部件轴向旋转的缺陷不但会影响力矩器的动态性能，而且将使物镜在运动过程中无法保持与光盘盘片的平行，导致光路发生偏转，直接影响光盘驱动器读出信号的质量。
如果可以对可动部件轴向旋转的缺陷进行检测，就能够及时发现这种缺陷的存在，并有针对性的改进生产工艺以消除该缺陷，保证大规模生产中的产品质量。目前在生产实践中还没有能有效地检测该缺陷的方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，根据光学头力矩器的动态性能曲线特征来检测轴向旋转缺陷。
本发明提出的光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，包括以下各步骤(1)在由低到高的不同频率f下分别输出固定幅值A的正弦信号；(2)力矩器在上述正弦信号的驱动下在聚焦方向或循迹方向产生抖动；(3)使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，测得物镜上该反射点处的聚焦方向或循迹方向的抖动速度；(4)对上述速度信号进行积分，得到该点在上述频率为f的正弦信号激励下在聚焦方向或循迹方向的位移响应信号为Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在相应频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向的位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在相应频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向位移响应信号与该正弦信号之间的相位差；(5)绘制力矩器聚焦线圈和循迹线圈的幅值频率特性曲线，特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的幅值响应 (6)在上述幅值频率特性曲线上，得到力矩器聚焦线圈或循迹线圈的一阶共振频率f0，即幅值频率特性曲线上与低频段第一个共振峰对应的横坐标频率；(7)根据力矩器聚焦线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内，出现第二共振峰，则力矩器的X方向存在可动部件沿X向轴向旋转的缺陷；(8)根据力矩器循迹线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内出现第三共振峰，则力矩器的Y方向存在可动部件沿Y向轴向旋转的缺陷，若出现第一共振峰，则力矩器的Z方向存在可动部件沿Z向轴向旋转的缺陷。
本发明提出的光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，可以根据力矩器幅值频率特性曲线的特征，来检测力矩器的轴向旋转缺陷，用于及时改进生产工艺，保证产品质量。本发明方法适用于悬线式力矩器。
图1是力矩器可动部件方位示意图，力矩器的循迹方向为X方向，力矩器的聚焦方向为Y方向，平行于力矩器悬线的方向为Z方向。
图2是可动部件的轴向旋转在幅值频率特性曲线上的反映示意图，幅值频率特性曲线上的三个异常小幅值共振峰按频率从小到大顺序依次称为第一共振峰、第二共振峰、第三共振峰。
具体实施方法本发明提出的光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，首先在由低到高的不同频率f下分别输出固定幅值A的正弦信号；力矩器在上述正弦信号的驱动下在聚焦方向或循迹方向产生抖动；使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，测得物镜上该反射点处的聚焦方向或循迹方向的抖动速度；对上述速度信号进行积分，得到该点在上述频率为f的正弦信号激励下在聚焦方向或循迹方向的位移响应信号为Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在相应频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向的位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在相应频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向位移响应信号与该正弦信号之间的相位差；绘制力矩器聚焦线圈和循迹线圈的幅值频率特性曲线，特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的幅值响应 在上述幅值频率特性曲线上，得到力矩器聚焦线圈或循迹线圈的一阶共振频率f0，即与幅值频率特性曲线上低频段第一个共振峰对应的横坐标频率；根据力矩器聚焦线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内，出现第二共振峰，则力矩器的X方向存在可动部件沿X向轴向旋转的缺陷；根据力矩器循迹线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内出现第三共振峰，则力矩器的Y方向存在可动部件沿Y向轴向旋转的缺陷，若出现第一共振峰，则力矩器的Z方向存在可动部件沿Z向轴向旋转的缺陷。
以下详细介绍本发明的内容由低到高在对数坐标轴上等间距选取N组频率值，在这些不同频率f下分别依次输出固定幅值A的正弦信号，幅值的选取应保证力矩器能够正常抖动。将此正弦信号施加在力矩器上，驱动力矩器在聚焦方向或循迹方向上产生抖动。使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，要求该点有足够强的反射光强，利用激光多普勒干涉的原理，动态测得物镜上该反射点处在聚焦方向或循迹方向的抖动速度。对该速度信号进行积分，得到该点在上述不同频率为f的信号激励下在聚焦方向或循迹方向的位移响应信号为Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向的位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向位移响应信号与驱动信号之间的相位差。绘制力矩器聚焦线圈和循迹线圈的幅值频率特性曲线，特性曲线的横坐标为正弦驱动信号的频率f，单位为赫兹(Hz)，横坐标使用对数坐标，纵坐标为与频率f相对应的幅值响应 单位为分贝(dB)；在上述幅值频率特性曲线上，得到力矩器聚焦线圈或循迹线圈的一阶共振频率f0，即幅值频率特性曲线上与低频段第一个共振峰对应的横坐标频率；根据力矩器聚焦线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内，出现第二共振峰，则力矩器的X方向存在可动部件沿X向轴向旋转的缺陷。
根据力矩器循迹线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内出现第三共振峰，则力矩器的Y方向存在可动部件沿Y向轴向旋转的缺陷，若出现第一共振峰，则力矩器的Z方向存在可动部件沿Z向轴向旋转的缺陷。
本发明方法中，根据力矩器幅值频率特性曲线判断力矩器轴向旋转缺陷的依据解释如下首先用最常用的力矩器理论模型即二阶弹簧振子模型为基础分析。驱动力和重力的作用点不一致，引起力矩器可动部件绕悬线方向的旋转。受力情况可以等效为在可动部上施加扭转力矩。同时可动部件的旋转产生了随力矩器驱动电流变化的偏角，使驱动力的方向与运动方向不再一致，从而形成了随偏角动态变化的驱动力分量。考虑以上因素，对力矩器运动方向上进行动力学分析，可得此时的模型转化为四阶模型。然后用有限元法进行分析，有限元法是重要的工程模拟方法，应用有限元法建立力矩器的有限元模型，并对存在轴向旋转的情况进行数值求解，进行模态分析和谐响应分析。分析结果显示，力矩器可动部件的轴向旋转引起了力矩器的动态性能曲线的中低频段在一阶共振峰之后出现了异常的小幅值共振峰。这种结果已通过实验结果验证。
如图1所示，标识力矩器的三个旋转自由度的方向，图2所示为三个自由度上的旋转在幅值频率特性曲线上引起的小幅值共振峰的分布。X、Y、Z方向的旋转分别对应第二、第三、第一小幅值共振峰。其中第三、第一共振峰发生在力矩器循迹线圈的幅值频率特性曲线上，第二共振峰发生在力矩器聚焦线圈的幅值频率特性曲线上，三种共振峰都发生在1kHz以内的频带范围，频率大小关系为第三共振峰>第二共振峰>第一共振峰。
利用上述力矩器的轴向旋转与幅值频率特性曲线的对应关系，根据实际测试得到的力矩器幅值频率特性曲线上小幅值异常共振峰的有无及其出现位置，检测力矩器可动部件的轴向旋转缺陷。
权利要求
1.一种光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，其特征在于该方法包括以下各步骤(1)在由低到高的不同频率f下分别输出固定幅值A的正弦信号；(2)力矩器在上述正弦信号的驱动下在聚焦方向或循迹方向产生抖动；(3)使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，测得物镜上该反射点处的聚焦方向或循迹方向的抖动速度；(4)对上述速度信号进行积分，得到该点在上述频率为f的正弦信号激励下在聚焦方向或循迹方向的位移响应信号为Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在相应频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向的位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在相应频率为f的正弦信号驱动下聚焦方向或循迹方向位移响应信号与该正弦信号之间的相位差；(5)绘制力矩器聚焦线圈和循迹线圈的幅值频率特性曲线，特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的幅值响应 (6)在上述幅值频率特性曲线上，得到力矩器聚焦线圈或循迹线圈的一阶共振频率f0，即幅值频率特性曲线上与低频段第一个共振峰对应的横坐标频率；(7)根据力矩器聚焦线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内，出现第二共振峰，则力矩器的X方向存在可动部件沿X向轴向旋转的缺陷；(8)根据力矩器循迹线圈的幅值频率特性曲线进行判断，若在一阶共振频率f0至1KHz频率范围内出现第三共振峰，则力矩器的Y方向存在可动部件沿Y向轴向旋转的缺陷，若出现第一共振峰，则力矩器的Z方向存在可动部件沿Z向轴向旋转的缺陷。
全文摘要
本发明涉及一种光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，属于光存储设备性能测试技术领域。首先在不同频率下输出正弦信号；驱动力矩器在聚焦方向或循迹方向产生抖动；使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，测得该点处的抖动速度；对速度信号进行积分，得到该点在正弦信号激励下的位移响应信号，绘制力矩器聚焦线圈和循迹线圈的幅值频率特性曲线，并得到力矩器聚焦线圈和循迹线圈的一阶共振频率；根据力矩器聚焦线圈和循迹线圈的幅值频率特性曲线判断力矩器的轴向旋转缺陷。本发明提出的光学头力矩器的轴向旋转缺陷的检测方法，用于及时改进生产工艺，保证产品质量。
文档编号G11B20/00GK1687990SQ200510066030
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者马建设, 汝继刚, 潘龙法, 吴建明, 徐端颐, 季建东, 朱建标, 张建勇, 史洪伟, 秦利琴 申请人:清华大学, 江苏银河电子股份有限公司